Kalkulator Ar dan Kelimpahan Isotop

Rabu, 28 Maret 2018

Bahasan tentang massa atom relatif (Ar) dan massa molekul relatif (Mr) dominan hanya terkait hitungan secara matematis. Untuk menguasainya diperlukan pemahaman aturan dalam hitungan. Hitungannya cukup menggunakan aturan aljabar relatif sederhana saja. Berdasarkan persentase isotop keberadaan isotop di alam kemudian dapat dihitung rata-rata isotop untuk setiap unsur. Ini kemudian ditampilkan pada tabel periodik unsur yang selama ini digunakan. Kalkulator ini berfungsi untuk menentukan hitungan variabel-variabel terkait dengan Ar/Mr dari data yang diberikan.

Sedikit catatan tentangmassa atom relatif
Ar atau Mr suatu unsur ditetapkan dengan membandingkan dengan 1/12 massa atom isotop C-12. yang dianggap paling stabil. Penggunaan isotop C-12 sebagai pembanding dalam penentuan Ar unsur lain karena isotop C-12 dianggap mempunyai kestabilan inti yang inert dibanding atom lain. Isotop C-12 mempunyai massa 12 sma (satuan massa atom). 1 sma = 1,6605655 x 10-24 g. Isotop C-12, 12 sma = 1,99267210-23 g. Dalam proses hitung kadang massa C-12 ini ditulis 12 sma begitu saja seolah tidak ada beda.

Selain menggunakan metode itu secara teknologi penentuan Ar sekarang relatif lebih sederhana. Jika dahulu untuk menentukan Ar suatu atom dilakukan dengan proses analisis secara kimiawi, sekarang bisa dilakukan dengan menggunakan alat spektrometer massa secara cepat dari semua isotop yang ada dan kelimpahannya. Dari alat ini dihasilkan spektrum massa setiap unsur kemudian dilakukan hitungan sebagaimana soal-soal yang sering ditemui pada pelajaran kimia SMA.

Dasar hitungan penentuan Ar
Ar suatu atom merupakan rata-rata massa isotop dengan satuan sma.
Ar Unsur X (dimisalkan) = Σ (massa isotop X-n × % kelimpahannya X-n)
X adalah lambang unsur, X-n adalah isotop ke-n unsur X

Dalam kalkulator ini persen ditulis tanpa satuan % sehingga pada hitungan akhir harus dibagi dengan 100.

Contoh penggunaan data:
Soal #1:
Diketahui data unsur magnesium berserta kelimpahannya

Nomor massaMassa eksak% kelimpahan
2423,9850478,99
2524,9858410,00
2625,9825911,01

Data mana yang digunakan untuk menghitung Ar Mg? Biasa dalam hitungan dengan ketelitian tinggi menggunakan massa eksak, namun di beberapa kesempatan untuk sekadar latihan cukup menggunakan nomor massa yang biasa bilangannya relatif sederhana.

Penyelesaian Soal #2:
Secara manual ini dapat dihitung dengan cara berikut.
Ar Mg = {(23,98504 × 78,99) + (24,98584 × 10,00) + (25,98259 × 11,01)}/100

Sebagai contoh digunakan data hitungan penentuan Ar Mg pada soal dengan menggunakan massa eksak. Sila klik hapus data jika akan memasukkan data baru. Jangan lupa klik di luar kotak input untuk melihat hasil hitungnya.

Gunakan tanda titik dalam bilangan desimal. Klik di luar kotak input untuk melihat hasil.
Penentuan Ar Unsur Berdasar Kelimpahannya (%)
Dirancang dan Dibuat Oleh Urip Rukim
Isotop X ke Massa Persen $\mathsf{\small{\dfrac{Massa \times Persen}{100}}}$
Isotop X-1
Isotop X-2
Isotop X-3
Isotop X-4
Isotop X-5
Maksimal hanya dapat diisi 5 data isotop
Cek Σ Persen (harus 100)
Ar unsur X

Bagaimana untuk hitungan sebaliknya, diketahui Ar suatu unsur diminta menghitung kelimpahannya seperti soal berikut? Secara sederhana hanya dicontohkan untuk unsur yang hanya mempunyai dua isotop.

Soal #2:
Hitung % komposisi (kelimpahan) isotop yang ada bila diketahui Ar unsur boron (B). Diketahui Ar boron = 10,81 dan hanya terdiri dari 2 macam isotop yaitu B-10 dan B-11 saja.


Penyelesaian Soal #2:
Pada soal ini tidak menggunakan massa eksak, karena memang tidak diketahui. Dapat dihitung menggunakan nomor massa B saja.

Hitungan manualnya sebagai berikut.
Dimisalkan X = % boron-10, dan 100-X = % boron-11
Ar(B) = (X × 10) + [(100-X) × 11)] / 100
10,81 = (X × 10) + [(100-X) × 11)] / 100
10X -11X +1100 =100 × 10,81
-X + 1100 = 1081,
1100 - 1081 = X
X = 1100 - 1081
X = 19
Jadi kelimpahan isotop dari unsur boron masing-masing adalah 19% B-10 dan 81% B-11.

Soal seperti soal nomor 2 ini dapat dihitung menggunakan kalkulator berikut.

Menentukan Kelimpahan Isotop Unsur
Hanya untuk Unsur yang Memiliki 2 Isotop
Dirancang dan Dibuat Oleh Urip Rukim
Ar Unsur X Kelimpahan
Massa Isotop X-1 %
Massa Isotop X-2 %

Soal nomor 2 kadang disajikan dalam format lain namun memiliki prinsip hitungan sama ada pada soal berikut.

Soal #3:
Sebuah sampel boron dengan massa atom relatif 10,8 memberikan dua puncak pada spektrum massa, satu pada m/z = 10, dan satu lagi pada m/z = 11. Hitung rasio tinggi dua puncak tersebut!

Penyelesaian Soal #3:
m/z adalah rasio massa/muatan ion isotop yang bersangkutan. Nilai z hampir selalu bernilai 1 untuk GCMS (gas chromatography/mass spectrometry) sehingga nilai m/z ini boleh dianggap mewakili nomor massa isotop.

Dimisalkan kelimpahan isotop B-10 = X%, maka kelimpahan B-11 = (1 - X)%
maka diperoleh persamaan:
(10.X . 10) + (11.(1 - X)) = 10,8
10X + 11 - 11X = 10,8
11 - 10,8 = 11X - 10X
0,2 = X
X = 0,2 ⟶ Kelimpahan B-10 = 0,2 × 100% = 20%
1 - X = 0,8 ⟶ Kelimpahan B-11 = 0,8 × 100% = 80%

Berikut dihitung rasio tinggi dua puncak dari boron pada spektrum massa
Rasio antara B-11 dan B-10 adalah 0,8 : 0,2 = 4 : 1

Bagaimana bila diketahui Ar dan isotopnya lebih dari 2 macam? Secara matematis ini tidak bisa ditentukan, kecuali diketahui beberapa data tambahan sehingga diperoleh persamaan yang dapat ditentukan nilai setiap variabelnya.

Koreksi dan saran dari pengguna atau pembaca sila disampaikan pada kotak komentar di bawah ini. Terima kasih.

Bagikan di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

 
Copyright © 2015-2018 Urip dot Info | Disain Template Oleh Herdiansyah Hamzah Dimodivikasi Urip.Info